Пути решения задач по ликвидации пескопроявлений (ЛПП)

Основные методы эксплуатации пескопроявляющих скважин делятся на две группы:

· методы эксплуатации скважин с выносом песка на поверхность с пластовой жидкостью;

· методы предотвращения выноса песка из пласта в ствол скважины.

Первый является более затратным и подразумевает применение дорогостоящих насосных установок, различных видов песко- и шламоуловителей, что в конечном счете не приводит к значительному увеличению межремонтного периода (МРП) и к отказу от профилактических ремонтов скважин с промывками песчаных пробок и очистке ПЗП от мехпримесей.
На наш взгляд, более эффективны методы борьбы с пескопроявлениями, в основе которых заложен принцип предотвращения выноса песка в скважину. С этой целью применяются технические, технологические и химические методы крепления и удержания пород в призабойной зоне пластов и их комбинации:

· технические (механические): установка скважинных фильтров;

· технологические: ограничение депрессии на пласт, применение устройств плавного запуска для погружных центробежных насосных установок (ЭЦН);

· химические: закачка в пласт различных закрепляющих реагентов;

· профилактические: очистка ПЗП, контроль за количеством взвешенных частиц (КВЧ) в процессе эксплуатации.

Высокую эффективность показал механический метод (как за рубежом, так и в отечественной промышленности) – применение скважинных фильтров. Но его применение возможно только на стадии бурения (о чем говорилось выше), поэтому при решении проблем ликвидации пескопроявлений (ЛПП) на Приразломном месторождении мы не рассматриваем.

Описание решений задач по ликвидации пескопроявлений с применением химических методов

Применение фенолрезорциноформальдегидных смол (различных марок и технических наименований) для решения задач по ликвидации пескопроявлений известно с 1980 г. Однако область их применения ограничивалась пластовыми температурами до 90°С. В данной работе рассматривается новая полимерная композиция (рабочее наименование – смола ФРФ-50 (t-110). Данная полимерная изоляционная композиция представляет собой термореактивный вспенивающийся состав на основе фенольной смолы и включает в себя жидкий смоляной компонент и порошковый отвердитель-газообразователь. Оба компонента стабильны при хранении в течение года. Изоляционная композиция приготавливается смешением смоляного компонента и отвердителя в соотношении 100 – 10÷15 масс. ч. Смесь стабильна при обычной температуре (комнатной) в течение до 2 суток. Отверждение с заметной скоростью происходит при температурах свыше 95°С. Скорость отверждения и прочность получаемого отвержденного материала регулируются количеством отвердителя. Одновременно с отверждением происходит разложение газообразователя (порообразователя) со вспениванием смоляного компонента и увеличением объема до 10 раз; таким образом, происходят отверждение и фиксация вспененного материала. Скорость отверждения и вспенивания критически зависят от температуры – чем выше температура, тем быстрее происходят эти процессы, и тем прочнее конечный отвержденный материал. Вспененный материал образуется как в заколонном пространстве, так и в объеме слабосцементированной породы в результате проникновения (закачки) изоляционной композиции в пласт. При этом происходит закрепление породы пористым связующим материалом, стойким к воздействию пластовых вод, нефти, углеводородов. При необходимости снижения вязкости смоляного компонента (при работе в условиях низких температур окружающей среды) используются полярные высококипящие растворители типа этиленгликоля, этилцеллозольва.
Работы по данной технологии ЛПП достаточно просты, легко реализуемы в промысловых условиях и производятся в следующей очередности:
производятся обвязка тампонажной техники с устьем скважины; смена объема на технологическую жидкость без гидрофобизаторов и опрессовывается лифт НКТ; пакер с хвостовиком устанавливаются на заданную глубину (хвостовик 50÷100 м); затворяется дисперсный порообразователь-отвердитель в смоле расчетного объема; закачивается в НКТ на циркуляции расчетный объем (обычно 2,0÷l2,5 м³) начальной буферной оторочки, затем смола с порообразователем-отвердителем, конечная буферная оторочка между средами, прокачивается раствор планового удельного веса; производится посадка пакера и при закрытом затрубном пространстве продавливается изоляционная композиция в интервал пласта, затем срывается пакер и делается промывка обратной циркуляцией; поднимается пакер с хвостовиком на безопасную высоту (150 м). Скважина остается под давлением закачки для прохождения реакции поликонденсации на 24 час. Затем производят дальнейшие работы по спуску глубинно-насосного оборудования, либо геофизические работы согласно плану работ по скважине.
23. Типы, конструктивные особенности фильрующих устройств.

Материалы для изготовления

Особенности конструкции

а) гравийные засыпные (на забое)

б) гравийные кожуховые

в) гравийноблочные на различном клее (цементе)

То же, что и для фильтров За. Сетка квадратного плетения из железной проволоки. Листовое кровельное железо, штампованное

То же, что и для фильтров За. Фильтровые блоки из пористого бетона, пористой керамики и других материалов, изготовленных на основе синтетических клеев, применение которых в скважинах питьевого водоснабжения согласовано с Госсанинспекцией

Фильтрующим покрытием является обсыпка (песчаная, гравийная, песчаногравийная), устанавливаемая на забое (путем засыпки материала по межтрубному пространству). Число слоев обсыпки и размеры гравийного материала определяются размерами водоносных песков

В качестве штампованного каркаса у кожуховых фильтров могут быть использованы те же конструкции, что и для фильтров За, размер проходных отверстий которых определяется крупностью обсыпки. Фильтрующим покрытием является однослойная гравийная обсыпка, которая подбирается в зависимости от крупности водоносных песков. Кожух рекомендуется изготавливать из сеток квадратного плетения или штампованного кровельного железа

В качестве опорного каркаса рекомендуется применять стержневые или трубчатые фильтры 2а, 1а с максимальным размером проходных отверстий. Для неглубоких скважин возможно применение блочных фильтров без каркаса. Фильтрующим покрытием являются частицы, связанные цементирующими веществами в жесткую пористую прочную цилиндрическую оболочку (блоки) из пористой керамики, пористого бетона и др.

В водоносных горизонтах мощностью, до 10 м длину рабочей части фильтра нужно принимать, как правило, равной этой мощности.

Примечание. Сальник не требуется, если надфпльтровая труба выходит на поверхность земли, а также если гравийная обсыпка (по межтрубному пространству) засыпается до верхнего края надфильтровой трубы.

Водозаборы с фильтрующими водоприемными устройствами

Разновидностью водозаборов с улучшенными технологическими показателями считают водозаборы с фильтрующими водоприемниками: русловые оголовки и береговые водоприемники с каменной обсыпкой, с фильтрующими кассетами, с фильтрацией через естественные аллювиальные отложения и др. Благодаря малым входным скоростям фильтрующие водоприемники, как отмечалось выше, менее, чем открытые, подвержены воздействию шуголедовых факторов; это преимущество в ряде случаев (особенно в условиях Севера) определяет главное их назначение — защита водозаборов от шуги. При этом улучшение качества воды рассматривается как сопутствующий эффект. Однако в южных районах на реках с резкими колебаниями мутности воды в источниках значимость водоочистного эффекта фильтрующих водоприемников возрастает и нередко становится определяющей. Еще на ранней стадии развития централизованного водоснабжения это послужило предпосылкой к созданию ин-фильтрационных водозаборов, совмещающих функции водозаборных и водоочистных сооружений, где улучшение качества воды становится главным преимуществом. Существует несколько типов фильтрующих водоприемников, отличающихся фракционным составом фильтрующего материала, компоновкой фильтрующих элементов, их расположением и т. д. Обычные фильтрующие водоприемники, применяемые с давних пор, представляют собой простейшие типы оголовков (раструбные, свайные или ряжевые), водоприемные отверстия которых обсыпают рваным камнем или галечником, выполняющими роль фильтра (рис. 78, а). Для увеличения водозахватной способности оголовок может быть выполнен в виде заглубленной в дно реки дрены. Такой водоприемник хорошо задерживает хворост, щепу, траву, листья и другие плавающие вещества, а также крупные взвешенные частицы и исключает попадание рыбы. Поэтому отпадает надобность в установке сеток, что дает возможность уменьшить размеры берегового колодца и, следовательно, снизить капитальные затраты на его строительство. Фильтрующий оголовок менее подвержен подмыву, разрушающему воздействию льда, судов и т. д. Недостатком его является снижение со временем пропускной способности вследствие кольматации фильтра. Регенерацию фильтра производят обратным током воды, что не всегда дает нужный эффект.

Рис. 78. Водозаборы с фильтрующими водоприемниками
а, б, в — на реках с мелкозернистыми отложениями в русле; г-на маловодных источниках с крупнозернистыми аллювиальными отложениями; 1 — фильтрующий оголовок; 2 — береговой колодец, совмещенный с насосной станцией; 3 — фильтрующая береговая галерея; 4 — фильтрующая загрузка в водоприемной камере; 5 — донный фильтрующий водоприемник

На малых водопроводах при заборе воды из озер, особенно в сельской местности, ранее нередко применяли фильтрующие каменно-щебеночные галереи (рис. 78,6). Дальнейшим усовершенствованием этого типа водозаборов является совмещение берегового водоприемного колодца с водоочистным фильтром (рис. 78, в). Поступившая в береговой колодец вода фильтруется чере? слой песка, загруженного, как в обычных скорых фильтрах, на поддерживающие гравийные слои, а затем поступает непосредственно к потребителям. Песок промывается обратным током воды со сбросом ее в источник самотеком или откачкой насосом. Ввиду связанного с этим отключения водозабора береговой колодец необходимо разделять на две секции, каждая из которых должна иметь свой подводящий трубопровод. Площадь каждой ячейки фильтра рекомендуется принимать не более 4 м2. Очевидно, данный тип водозабора может быть рекомендован только для временного водоснабжения при потребно сти в воде 1...2 тыс м3/сут.
Обширные натурные и лабораторные исследования А. С. Образовского и Ю. И. Вдовина [8, 24] позволили значительно усовершенствовать фильтрующие водоприемники и установить оптимальные параметры их работы. Фильтры стали выполнять в виде заключенных в решетчатую или сетчатую обойму блоков (кассет), которые можно монтировать и демонтировать без остановки водозабора. Благодаря этому появилась возможность отказаться от плохо промываемой фильтрующей обсыпки оголовков и сделать фильтр конструктивной частью оголовка. Тем самым обеспечена возможность надежной регенерации фильтрующей загрузки и, следовательно, повышения водоочистного эффекта.
Применение связующих материалов, например эпоксидных смол, позволяет отказаться от обойм и делать фильтры в виде жестких водопроницаемых плит, дополнительно облегчив их изготовление и монтаж. Примене-ние искусственных фильтрующих материалов позволяет еще более усовершенствовать фильтрующие водоприемники и повысить их водоочистную способность. Представляет практический интерес трубчатый оголовок с фильтрующим элементом из вспененного полистирола и с восходящим приемом воды [4]. Он выполнен в виде раструба, сочлененного с цилиндром, который в свою очередь сочленен с диффузором. Цилиндрическая часть оголовка заполнена плавающим зернистым полистиролом, удерживаемым сверху сеткой. Промывка фильтра осуществляется обратным током воды. Однако, в отличие от ранее рассмотренных оголовков, здесь фильтрующая загрузка при промывке расширяется, что позволяет отмывать не только мусор, но и кольматирующие частицы. Благодаря этому оголовок может рассчитываться на задержание значительного количества взвеси и рассматриваться в большей степени как водоочистное, а не шугозащитное устройство. При наличии, достаточной глубины можно увеличивать толщину фильтрующего слоя с одновременным уменьшением диаметра фракций загрузки, что повышает задерживающую способность фильтра. И все же применение фильтрующих водоприемников как водоочистных устройств ограничивается водопроводами малой производительности из-за сложностей в технологий очистки и возможных перерывов подачи воды. В связи с этим на водопроводах средней и большой производительности применяется метод совмещенного (открытого и фильтрующего) отбора воды, когда в зависимости от содержания взвеси в речном потоке, шуголедовой обстановки и др. периодически осуществляется прием воды открытыми или фильтрующими водозаборными устройствами. Возможны две технологические схемы совмещенного отбора воды: с параллельной работой открытого и фильтрующего водоприемников и с последовательной (чередующейся) их работой. Может быть несколько вариантов сочетания фильтрующего и открытого водоотбора.